Plastics die ‘op commando’ kunnen recyclen; wordt het de toekomst?

De investeringsgelden van de Rijksoverheid worden beschikbaar gesteld via het programma Zwaartekracht. Het initiatief is bedoeld om Nederlandse onderzoekers, die op hun kennisgebied tot de wereldtop behoren, een handje te helpen. Het consortium ‘Duurzame Kunstige Stoffen’ van de Technische Universiteit Eindhoven ontving 15,6 miljoen euro. Dat geld gaat naar het nieuwe Interactive Polymeric Materials Research Center, waar kunststoffen van de toekomst worden onderzocht.

Interactieve polymeren

Plastic bestaat uit polymeren. Dit zijn moleculen die (heel kort door de bocht) bestaan uit aan elkaar geregen bouwstenen, genaamd monomeren. In de huidige generatie polymeren zijn de verbindingen tussen die monomeren erg sterk. Enerzijds is dat voordelig, want daardoor gaan plastics lang mee. Maar het heeft ook een keerzijde: als plastic in het milieu terecht komt, blijft het daar immers ook lang rondzwerven. En juist omdat de verbindingen tussen de monomeren zo sterk zijn, kost het recyclingproces veel energie.

Bij kunststoffen van de toekomst kan dat wellicht anders zijn. Onderzoekers van het nieuwe onderzoekscentrum verwachten dat kunststoffen dan interactief en dynamisch zullen zijn. Sterker nog, ze werken actief aan de ontwikkeling ervan. Jan van Hest, coördinerend onderzoeker van het nieuwe onderzoekscentrum: “Dit zijn materialen die hun eigenschappen kunnen veranderen als reactie op hun omgeving. Met andere woorden: ze kunnen zich op commando aanpassen aan de wensen van de gebruiker.”

Coating voor zonnepanelen

Zo’n commando kan bijvoorbeeld de vorm aannemen van een elektrische schok, een hogere temperatuur of de toevoeging van een katalysator en zorgt ervoor dat de eigenschappen van het polymeermateriaal veranderen. Van Hest geeft een voorbeeld: “We werken op de TU Eindhoven bijvoorbeeld aan een coating voor zonnepanelen op basis van interactieve polymeren. Een probleem van zonnepanelen is dat ze minder energie opwekken wanneer ze bedekt zijn met stof. Onze coating kan, door middel van een licht, elektrische schokje, van structuur veranderen, waardoor het stof er gemakkelijk vanaf glijdt.”

Recycling van plastic

In de toekomst kunnen interactieve polymeren wellicht ook voor betere recycling zorgen, vervolgt Van Hest. Het moet namelijk ook mogelijk zijn om de verbindingen tussen monomeren op commando te laten verzwakken, waardoor kunststof gemakkelijker en minder energie-intensief recyclebaar wordt. “Daarbij is het heel belangrijk dat dat schakelbaar is”, zegt Van Hest. “De verbindingen tussen monomeren moeten sterk zijn en blijven. Pas op commando moet het gemakkelijk afbreekbaar worden, niet daarvoor. Daarnaast moet dat schakelen natuurlijk energie-efficiënt kunnen plaatsvinden, anders boek je er weinig winst mee.”

Duurzame winst

Van Hest verwacht dat de nieuwe generatie polymeermaterialen veel duurzame winst kunnen opleveren ten opzichte van hun voorlopers. Er is echter nog veel onderzoek nodig, benadrukt hij: “Maar we hopen en verwachten dat polymeermaterialen over tien tot vijftien jaar veel gemakkelijker en efficiënter herbruikbaar zijn.”

Van Hest en collega’s onderzoeken de aankomende jaren de mogelijkheden van interactieve polymeren. Ze richten zich daarbij in eerste instantie op high-end toepassingen, zoals robotica voor de medische sector en slimme coatings. “We gaan het plasticprobleem echt niet oplossen”, aldus Van Hest. “Maar we hopen wel dat dit concept (en de lessen die wij de aankomende jaren leren) op den duur ook tot verduurzaming leidt van kunststoffen die op grote schaal gebruikt worden."